TW451518B - Solid electrolyte battery - Google Patents

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Description

A7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 451518 B7_ 五、發明說明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係關於一種固體電解質電池混合一組成的捲繞 電極，.致使細長的正負電極是被叠置致使一被夾在中間的 固體電解質電池被捲繞在其縱長方向上.。 最近，·攜帶式電子設備之多樣性來臨，.例如攝錄像機. 、手提電話及手提電腦。.已經被產生一企圖去減少設備的 大小及重量。.同時亦需要在提供作爲電子設備的手提電源 之電池的大小及重量上減少。因此.，一個可以符合需要的 鋰離子電池已經被發展且工業地放入實際使用？以前的電 池混合一被放入在正負電極之間的多孔聚合物隔板.，且被 注入以電解質溶液.。爲防止電解質溶液的漏洩；電池的所 有本體被封裝在一又厚又重的金靥外殻中.。 另一方面，·一固體電解質電池混合一固體電解質.，此 電解質提供作爲離子導電材質作用於正負電極之間是不會 有溶液的漏洩p因此」固體電解質電池被認爲能夠減輕電 池的大小及重量藉由簡化封裝。特別地是.，集中注意在一 含有鋰皤的固體聚合物電解質·，此鋰被溶解在聚合物中作 爲固體溶液且一固體電解質以凝膠（以下稱爲^凝膠電解 * 質"）的形式致使母體聚合物含有電解質 —凝膠電解質電池1 0混合凝膠電解質.，例如，如圖 1中所示，.具有一捲繞電極密封地圍在一殻膜1 1中.。捲 繞電極混合一細長的正電極1 2.，一細長的負電極1 3被 放入正對正電極12且一凝膠電解質層14被放入在正電 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4规格（210 * 297公釐） (謗先Η讀背面之注意事項再填寫本頁)
-4 - A7 45 t 5 1 8 B7 五、發明說明（2 ) <請先間讀背®之注意事項再填寫本茛) 極1 2與負電極1 3之間〜正電極1 2與負電極1 3是被 叠置使得凝膠電解質層14被夾在中間在正電極12與負 電極1 3之間。，所形成的叠置是被捲繞許多次在縱長方向 上以組成捲繞電極。，一正電極的鉛（未顯示）是被連接到 正電極1 2 |·而一負電極鉛1 5是被連接到負鬣極1 3. » 凝膠電解質電池1 0可以被製造如下.。 正電極1 2是被製造如下.：一正電極混合物含有一正 電極的活性材料及一黏合劑被一致地應用到正電極的一集 電極之兩邊s然後，乾燥正電極混合物使形成一正電極活 性材料層然後.，執行乾燥，且然後執行一使用一滾壓的 壓製處理以獲得一正電極板.。 -線一 負電極13是被製造如下：一負電極混合物含有一負 電極的活性材料及一黏合劑被一致地應用到負電極的一集 電極之兩邊。.然後，.乾燥負電極混合物使形成一負電極活 性材料層。.然後.，執行乾燥，且然後執行一使用一滾壓的 壓製處理以獲得一負電極板.。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 凝膠電解質層1 4是被形成如下，：溶膠電解質溶液含 有無水溶劑，.一電解質及母體聚合物是一致地被應用到每 個正電極與負電極板的兩邊i且然後兩片板被乾燥以移除 溶劑？因此.，凝膠電解質層1 4被形成在正電極活性材料 層及負電極活性材料層上 然後，.具有凝膠電解質層1 4形成於其上的正電極板 被切割成例如一細長的形狀：然後，.凝膠電解質層1 4及 正電極活性材料層在正電極鉛被熔接的部位中藉由切割被 本紙張尺度適用中國0家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局具工消t合作社印製 A7 _____B7_;_ 五、發明說明（3 ) 移除。·正電極鉛被熔接到切割位置使獲得細長的正電極 1 2具有凝膠電解質層 具有凝膠電解質層14形成於其上的負電極板被切割 成例如一細長的形狀。*然後，.凝膠電解質層1 4及負電極 活性材料層在負電極鉛被熔接的部位中藉由切割被移除-。 負電極鉛1 5被熔接到切割位置使獲得細長的負電極1 3 具有凝膠電解質層 最後，.具有凝膠電解質層1 4被形成其上的正電極 1 2且具有凝膠電解質層的負電極1 3被叠置.。所形成的 叠置是被捲繞許多次在縱長方向上使獲得捲繞電極捲繞 電極被夾在中間在殻膜11之間，，且然後殻膜11的最外 面周圍被彼此以熱熔接而密封打開的部位。_因此.，捲繞電 極被密封地圔在殼膜1 1中使製造凝膠電解質電池1 0.。 凝膠電解質電池10混合如此所製造的捲繞電極遭受 一有缺陷的密封之問題，.當捲繞電極是被密封地圍在殻膜 1 1中時.。 電極鉛.，被放入以重叠細長的正電極1 2與細長的負 電極1 3在電極1 2與1 3的縱寬的方向上.，是被熔接用 於電極的所有寬度爲了減少電池的內部電阻且增進重負載 電阻（heavy load resistance ) 、° 用於密封殻膜11的打開部位之操作被執行使得在捲 繞電極與殻膜之間的空間被縮到最小以增加體積能量密度 '此時，.電極鉛的一端有時被捉住藉由殼膜1 1的密封部 ，.如圖1中以一圓B所指出的。.圖1顯示一狀態其中負電 本紙張尺度適用t國Η家標準<CNS>A4規格（210 X 297公« ) :、.-· ----Γ — — — — — — t·!—· Α <锖先wtft背面之注意Ϋ項再填寫本I > -6 - A7 B7 ____ 五、發明說明（4 ) 極鉛1 5的一端已經被捉住藉由殼膜1 1的密封部_。 <請先《讀背*之注意事項再4寫本頁> 假如電極鉛的一端被捉住藉由殼膜1 1的密封部的話. ’此部位不能令人滿意地被密封導致有缺陷的密封及殻 膜的一損壞部位當電極鉛被捉住時，導致水分進入在殻膜 1 1之間的空間。，因此產生一反向的影響在凝膠電解質 電池1 0的性能上 發明槪述 有鑑於上文.，本發明之_目的是要提供一種固體電解 質電池，.可以防止一問題爲一電極鉛藉由般膜被捉住當殻 膜是被密封，，在重負載電阻及防止有缺陷的密封沒有任何 退化？ 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 爲達成上述目的，-根據本發明之一型態，，設有一固體 電解質電池.，包含：.一細長的電極：.一正電極鉛被連接到 正電極使得正電極鉛的長邊大致平行正電極的縱寬方向且 被形成大致一矩形.：一細長的負電極被放入正對正電極.； 一負電極鉛被連接到負電極致使負電極鉛的長邊大致平行 負電極的縱寬方向且被形成大致一矩形.；及一固體電解質 層被形成在正電極與負電極之至少任一表面上.，其中正電 極與負電極是被叠置使得在每個固體電解質所形成的表面 上是被放入以彼此正對且被捲繞在縱長方向上以便被容納 在一固體電解電池的外殼中，.及正電極或負電極的至少任 一短邊，.此電極鉛是被連接到正電極或負電極使得短邊被 放入正對正電極，.或者負電極的縱長端是被朝內移動相較 本紙張&度適用中國國家標準（CNS>A4规格（210 X 297公* ) 451513 經濟部智慧財產局AK工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 與正電極或負電極的縱長端。 « 根據本發明的固體電解質電池具有一結構爲：.正電極 或負電極的至少任一短邊，.此電極鉛被連接到正電極或負 電極使得短邊被放入正對正電極，.或者負電極的縱長端被 朝內移動相較與正電極或負電極的縱長端。因此，.正電極 鉛或負電極鉛不會被捉住藉由固體電解質電池外殼的密封 部位，·當線繞正電極與負電極是被容納在固體電解質電池 的外殼中時-。 本發明的其他目的、.特色及優點將會明顯從以下結合 附圖所說的較佳實施例之詳細說明.。 圖示簡易說明 圖1是一剖面圓，.顯示一習知固體電解質電池的例子 »
圖2是一立體圓|顯示根據本發明的一固體電解質電 池之結構範例J 圖3是一沿著圖2中所示的線X—Y所做的剖面圖； 圖4是一立體圖，.顯示一狀態其中一正電極與一負電 極已經形成爲一捲繞電極 圖5是一立體圖，.顯示正電極的結構之一範例J及 圖6是一立體圖，，顯示負電極的結構之一範例.。 主要元件對照表 1 凝膠電解質電池 本紙張尺度適用t國8家標準（CNS>A4規格（210 X 297公* )
In — — — — ^il —--- --線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I> -Q » d 5 1 5 t 8 f A7 ____ B7 五、發明說明（6 ) 2 正電極 2 a 正電極活性材料層 2 b 集電極 3 負電極 3 a 負電極活性材料層 3 b 集電極 4 凝膠電解質層 5 叠置電極 6 殻膜 7 正電極鉛 8 負電極鉛 10 凝膠電解質電池 11 殼膜 12 正電極 13 負電極 14 凝膠電解質層 15 負電極鉛 (請先《讀背面之迮f項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消f合作社印製 較佳實施例之詳細說明 將說明本發明之一實施例。 圖2到4顯示根據本實施例的一凝膠電解質電池之一 結構範例。.凝膠電解質電池1混合一叠置電極如圖3及4 中所示，.且被覆蓋以一由絕緣材料所組成的殼膜6然後被 密封地圍在殻膜6中。.如圖3及4中所示叠置電極5混 本紙張尺度適用t躅國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公藿） -9- 461518 A7 B7_ 五、發明說明（7 ) <請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 合一正電極2 .、一負電極3被放入正對正電極2與負電極 3。，叠置電極5具有結構爲正電極2與負電極3是被叠置 使得凝膠電解質層4是被夾在正電極2與負電極3之間。 一正電極鉛7是被連接到正電極2、，而一負電極鉛8是被 連接到負電極3上如在圖2及3中所示：正電極鉛7與 負電極鉛8是被夾在中間藉由密封部位.，此爲殼膜6的周 圍》•而且，，一樹脂膜9是被放入在每個部位中.，其中正電 極鉛7與負電極鉛8是被導致接觸與殻膜6.。 如圖5中所示，·正電極2具有一正電極活性材料層 2 a含有正電極活性材料且被形成在正電極2的集電極 (collector ) 2 b之每一兩邊上正電極2的集電極2 b 是由金牖箔所組成，.例如鋁箔。.圖5顯示一狀態其中凝膠 電解質層4已經被形成在正電極活性材質層上/ 正電極活性材質可以是鋰鈷酸、.鋰鎳酸.、鋰鎂酸.、材 料被獲得藉由用其他過渡金屬置換每一個複合氧化物之一 部份，，一過渡金屬複合物，.例如鎂氧化物或釩氧化物：或 過渡金靥之一複合物，.例如硫化鐵/ 經濟部智慧财產局貝工澝费合作社印製 正電極鉛7被彤成大致一矩形彡正電極鉛7是被熔接 到正電極2的集電極2 b之一縱長端，在此凝膠電解質層 4及正電極活性材質層2 a沒有被形成？正電極鉛7是被 熔接致使其長邊大致是平行與正電極2的集電極2 b之縱 寬方向。，正霉極鉛7是由例如鋁箔所構成的.。 如圖5中所示，凝膠電解質電池1混合被熔接到此的 正電極鉛7 :正電.極鉛7是被熔接使得其任一短邊是被朝 本紙張尺度適用中_困家棵準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -10- 451518 A7 __B7__ 五、發明說明（8 ) 內移動以一預定的長度11從正電極2的集電極2b之任 一縱長端.。 <锖先閲讀背面之注4^項再填寫本頁> 正電極鉛7是被朝內移動從正電極2的集電極2 b之 縱長端如上所述。，因此I.正電極鉛7是不被抓住藉由殼膜 6的密封部位當捲繞電極5被密封地圍在殼膜6中時.。結 果，，可以明顯地防止有缺陷的密封被導致由正電極鉛7的 抓住藉由密封部位^ 正電極鉛7從正電極2的集電極2 b之尾端的 ¢, . 5mm或更常以實現令人滿意的生產力. 。假如i太大的話：則縮短長度/熔接長度）1 2^ 用於正電極鉛7重叠正電極2的集電極2 b .。因此接著接 觸面積在正電極鉛7與正電極2的集電極2 b之間被減少. 。假如接觸面積在正電極鉛7與正電極2的集電極2 b之 間被減少的話，.接觸電阻在正電極鉛7與正電極2的集電 極2 b之間被過度地增加？因此.，凝膠電解質電池1的重 負載電阻退化，。） 經濟部暫慧財產局貝工消费合作社印製 因此，.可以考慮正電極鉛7的移動量1 ^之上限從2 b 的尾端是大約正電極2的集電極2 b寬度之8 0% :明確 地最好1 1是例如1 mm,» 如圖6中所示，，負電極3被構建使得一負電極活性材 料層3 a含負電極活性材料，.且被形成在負電極3集電極 3之每一兩邊上。.負電極3集電極3 b是由金屬箔所組成. ，例如銅箔.。注意到圖6顯示一狀態其中凝膠電解質層4 已經被形成在負電極活性材質層3 a上.。 本紙張尺度適用1嗶S家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公藿） 518 A7 ______B7 五、發明說明（9 ) 負電極活性材質可以是材料爲允許鋰被摻雜/去摻雜. <諝先閲讀背面之注$項再填寫本頁> 。材料允許鋰被摻雜/去摻雜是被舉例藉由碳黑例如焦 性碳 焦碳或乙炔黑：.一碳材料.，例如石墨：玻璃態蜾、 活性碳，、碳纖維.、有機聚合物的燒結材料、咖啡豆的燒結 材料：纖維素的燒結材料或竹子的燒結材料.；及一導電聚 合物-例如鋰、* —鋰合金或聚乙炔- 負電極鉛8被形成大致一矩形.。負電極鉛8是被熔接 到負電極3的集電極3 b之一縱長端.，負電極鉛8是被熔 接到一部位，·其中此凝膠電解質層4及負電極活性材質層 3 a沒有被形成致使負電極鉛8的長邊大致是平行與負電 極3的集電極3 b之縱寬方向.。負電極鉛8是由例如鎳箔 所構成的 如匾6中所示.，凝膠電解質電池1具有一結構爲負電 極鉛8的任一短邊是被朝內移動以一預定的長度1 3從負 電極3的集電極3 b之縱長端.· 經濟部智慧財產局Λ工消费合作社印製 負電極鉛8是被朝內移動從負電極3的集電極3 b之 縱長端如上所述。.當捲繞電極5被圍在殼膜6中時負電 極鉛8是不被抓住藉由殻膜6的密封部位如圓3中以一圓 A所示。.因此：可以明顯地防止有缺陷的密封被導致從負 電極鉛8的抓住藉由密封部位<。 最好是負電極鉛8從負電極3的集電極3 b之尾端的 移動量13是0 . 5mm或負常以實現令人滿意的產力。 假如移動量1 3太大的話、，負電極鉛8的熔接長度1 4被過 度地縮短 '導致一事實就是，：接著接觸面積在負電極鉛8 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -12- A7 B7____ 五、發明說明（l〇 ) (锖先《讀背面之汪意事項再填寫本霣> 與負電極3的集電極3 b之間被不合意地減少，。假如接觸 面積被減少的話，接觸電阻在負電極鉛8與負電極3的集 電極3 b之間被過度地增加以維持凝膠電解質電池1的重 負載電阻。 因此，.可以考慮負電極鉛8的移動量1 3之上限從負電 極3的集電極3 b之尾端是大約負電極3的集電極3 b寬 度之8 0%。明確地最好1 3是例如1 mm.。 凝膠電解質4含有電解質.、母體聚合物及溶脹溶劑作 爲一塑化劑。. 電解質鹽可以是任何一個L i P F6，L i A s F6.， LiBF4·. LiCl〇4'LiCF3S〇3.* L i (CF3S〇2) 及 L i C4F9S〇3 或其混合物. ο 經濟部智慧財產局霣工消f合作社印製 當母體聚合物具有離子導電性大於1 m S/c m在室 溫時，.母髏聚合物的化學結構是不被限制.。母體聚合物是 被示範藉由聚丙烯月腈、.聚偏二氟乙烯、.聚四氟乙烯，，聚 六氟丙烯、.聚環氣乙烯.、聚環氧丙烯·、聚磷酸肌酸〃聚矽 醗、，聚醋酸乙烯酯、.聚乙烯醇：聚甲基丙烯酸甲酯.、聚丙 烯酸.、聚甲基丙烯酸.、苯乙烯丁二烯橡膠、腈丁二烯橡膠 、聚苯乙烯或聚碳酸酯-。 * 、. 溶脹溶劑可以是任何一個下列的無水溶劑.：碳酸:伸乙 酯、碳酸伸丙酯，碳酸伸丁酯？ γ -戊內酯、二乙氧乙烷| 四氧呋喃、.2 —甲基四氧呋喃，1 ，二哼烷 乙酸甲 酯、.丙酸甲酯 '碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或甲乙酯或其混 本紙張尺度適用中0困家標準<CNS>A4規格（210 * 297公藿） -13- A7 451518 B7 五、發明說明（η ) 合物 現在將說明如上述所構建的凝膠電解質電池1的一製 造方法.。 正電極2是被製造如下：一正電極母體含有一致電極 活性材料及一黏合劑是被均勻地塗敷在金屬箔的表面例如 一鋁箔，.此將被形成正電極2的集電極2 b .。然後.，金屬 箔被乾燥因此：正電極活性材質2 a被形成致使製造一 正電極板_。正電極母體的黏合劑可以是一已知的黏合劑， —已知的添加劑等可以被加添到正電極母體 然後，.凝膠電解質層4是被形成在正電極板的正電極 活性材料層2 a上。_爲形成凝膠電解質層4.，電解質鹽是 被溶入無水溶劑以備製無水電解質溶劑然後，.母體聚合 物是被加添到無水電解質溶液.，且然後溶液是被充分地攪 拌以溶解母髋聚合物。，因此：備製溶膠電解質溶液》 然後，電解質溶液以一預定的量被塗敷到正電極活性 材料層2 a的表面然後：執行一處理用於降低溫度到室 溫以膠化母體聚合物〖因此：接著凝膠電解質層4是被形 成在正電極活性層2 a上？ 然後，具有凝膠電解層4形成於其上的正電極板是被 切割成一細長形？凝膠電解質層4及正電極活性材質層 2 a在正電極鉛7將被熔接到此的部位：是被藉由切割而 移除。.然後：一正電極鉛7 .，被製造例如由鋁且被形成大 致是一矩形：被溶接到切割部位.。執行溶接處理使得正電 極鉛7之任一短邊是被朝內移動I1從切割正電極板的縱 本紙張尺度適用中a a家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱） -------------^裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) Ή - -線. 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 -14- 4 5 t 5 t 8 A7 B7 五、發明說明（12 ) 長端因此：可以獲得細長正電極2具有凝膠電解質層4 被形成其上\正電極鉛2藉由一已知的熔接方法：例如超 音波熔接、.點熔接或雷射熔接.。 η 先 « 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 霣 負電極3是被製造如下.：一負電極母體含有一負電極 活性材料及一黏合劑是被均勻地塗敷在金屬箔的表面例如 一銅箔，、此將被形成負電極3的集電極3 b.。然後.，金屬 箔被乾燥。，因此，.形成負電極活性材質3 a致使製造一負 電極板。.負電極母體的黏合劑可以是一已知的黏合劑^一 已知的添加劑等可以被加添到負電極母體， 然後，.凝膠電解質層4是被形成在負電極板的負電極 活性材料層3 a上。.爲形成凝膠電解質層4 .，電解質溶液 被備製類似於上述處理：是被塗敷到負電極活性材質層的 表面以一預定量》•然後.·執行一冷卻處理用於降低溫度到 室溫以膠化母體聚合物因此.，凝膠電解質層4是被形成 在負電極活性層3 a上ί 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 然後，.具有凝膠電解層4形成於其上的負電極板是被 切割成一細長形。.凝膠電解質層4及負電極活性材質層 3 a在負電極鉛7將被溶接到此的部位：是被藉由切割而 移除。.然後，，一負電極鉛7.，由例如鎳所製造且被形成大 致是一矩形，.被溶接到切割部位。.溶接處理是被執行致使 負電極鉛7之任一短邊是被朝內移動13從切割負電極板 的縱長端。.因此：可以獲得具有凝膠電解質層4的細長負 電極3被形成其上。.負電極鉛8可以被接合到負電極3的 集電極3 b藉由一已知的熔接方法.，例如超音波熔接.、點 本紙張尺度適用中困團家標竿（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 451518 A7 B7 五、發明說明（13 ) 熔接或雷射熔接。 然後如上述所製造之細長的正電極2與負電極3是被 黏合及壓製使得凝膠電解質層4被放入彼此相對。因此， 獲得一叠匱電極。然後，叠置電極是被捲繞在縱長方向上 使獲得捲繞電極5。 最後，捲繞電極5是被夾在中間藉由由絕緣材料所組 成的殻膜6，且然後樹脂膜被塗敷到其中正電極鉛7 |負 電極鉛8及殻膜6重叠的部位。然後，殼膜6的周圍被密 封以夾住正電極鉛7與負電極鉛8在殻膜6的密封部位中 。而且，捲繞電極5是被密封地圍在殼膜6之間。結果， 製造凝膠電解質電池1。 如上述所製造的凝膠電解質電池1沒有正電極鉛7或 負電極鉛8是被抓住藉由密封部位當捲繞電極5是被圍在 殻膜6中時的問題。因此，可以明顯地防止有缺陷的密封 。由於凝膠電解質鼍池1不會引進水分進入殻膜6經由一 有缺陷的密封部位或殻膜6的一破損部位，可以防止由水 分被引進所導致之電池在電池性能中的退化。 根據本實施例凝膠電解質電池1的形狀可具有一圖柱 形或一矩形》而且，大小及厚度是不被限制。例如，可使 用一薄結構或一大結構 上述的實施例已經說明有關凝膠電解質電池1含有溶 脹溶劑且混合凝膠固體電解質作爲固體電解質電池。本發 明是不被限制到上述說明。本發明可以被應用到一固體電 解質電池而混合一不含有溶脹溶劑的固體電解質。本發明 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本霣) 訂· 線· 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -16- A7 451518 B7____ 五、發明說明（14 ) 可以被應用到一主要電池或第二電池。 範例 製造凝膠電解質電池以評估其特黴以便確定本發明的 效果。 例一" 正電極是被製造如下：最初，碳酸鋰以〇 . 5 mo 1 e的量及碳酸鈷以1 mo 1 e的量被彼此混合。 然後，混合物被烘培在9 0 0°C 5小時在空氣中。因此’ 備製一爲正電極活性材料的L i C 〇 〇2。然後，9 1個重 量份的L i C 〇 〇2，6個重量份的石墨及3個重量份的聚 偏二氟乙烯作爲黏合劑是被互相混合，且然後被分散在N 甲基比喀烷酮。因此備製一膏劑*然後，»劑被均勻地塗 敷到正電極集電極的兩邊，具有厚度2 0 /zm且被組成由 鋁箔。然後，兩邊被乾燥使形成一正電極活性材料。層被 乾燥，且然後正電極集電極被壓製藉由一滾壓使製造一正 電極板。正電極活形材料的密度是3.6g/cm3。 然後，一凝膠電解質層被形成在正電極上。爲形成凝 膠電解質層，42 . 5個重量份的碳酸伸乙酯，42 . 5 個重置份的碳酸伸丙酯及1 5個重量份的L i P 是被互 相混合使備製一塑化劑。然後，塑化劑以3 0個重量份、 1 0個重量份的材料的量作爲一母體聚合物，且被獲得藉 由共聚1，1二氟乙烯與六氟丙烯以一97 . 3的重置比 本紙張尺度適用中B Η家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) I I -- - ----ill· — — — ^ ·111111 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部暫慧財產局員工消费合作社印製 -17- 經濟部暫慧財產局貝工消费合作社印製 4 5 t 5 1 3 A7 _ B7 五、發明說明（15 ) 率及6 0個重量份的四氫呋喃被混合且被溶解。因此，獲 得電解質溶液以一溶膠形式。 然後，電解質溶液被均勻地塗敷到正電極板的兩邊， 且然後板被乾燥以移除四氫呋喃。因此，一具有一厚度 1 0 0 A m的凝膠電解質層被形成在正電極活性材料層上 。具有凝膠電解質層形成於其上的正電極板被切割使得一 構件被形成一形狀爲5 Ommx 5mm的部位，其中一鉛 被熔接到此，是被設置用於一 5 Ommx 2 6 Omm部位 被獲得。凝膠電解質層及正電極活性材料層在鉛被熔接到 此的部位中是被藉由切割移除。然後，由銘所組成且被形 成大致一矩形的正電極鉛是被熔接使得正電極鉛的任一邊 被朝內放置1mm從切割正電極板的縱長端。因此，獲得 一細長的正電極具有凝膠電解質層具有一厚度1 0 0 被形成在其兩邊之每一上。注意正電極鉛的熔接長度1 2是 4 9 m m 〇 然後，負電極被製造如下。 最初，9 0個重量份的石墨及1 0個重量份的聚偏二 氟乙烯是被彼此混合。然後，混合物被分散在N —甲基比 喀烷醑以便被泥漿（slurry )»然後·膏劑被均勻地塗敷到 負電極集電極的兩邊具有一厚度1 0 jam且由銅箔所組成 。然後，負電極集電極被乾燥致使形成一負電極活性材料 層。然後乾燥電極集電極，且然後被壓製藉由一滾壓。因 此，製造一負電極板》負電極材料的密度是1.6g/ 本紙張尺度適用中8國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） ν)ν· 1 — ！11 裝.·!ι!·訂1!1線 (請先《讀背面之注意事項再填寫本I> -18- 4 5 t S 1 8 a? B7 五、發明說明（16 ) 然後，一凝膠電解質層被形成在負電極上。欲形成凝 膠m解質層，藉由一類似上述處理方法所備製的電解質溶 液是被均勻地塗敷到負電極板的兩邊，且然後負電極板被 乾燥以移除四氫呋喃。因此，具有一厚度1 0 0 //m的凝 膠電解質層被形成在負電極活性材料層上。 具有凝膠電解質層形成於其上的負電極板被切割使得 —構件被形成一形狀，一 5 2mmx 5mm部位，其中一 鉛被熔接到此，被設置用於一 5 2mmx 3 0 Omm部位 被獲得。凝膠電解質層及負電極活性材料層在鉛被熔接到 此的位置中是被移除藉由切割。然後，由鎳所製造且形成 大致一矩形的一負電極鉛被熔接。執行熔接操作使得負電 極鉛的任一短邊被放置朝內1 mm從切割負電極板的任一 縱長端。因此，獲得一細長的負電極具有凝膠電解質層具 有厚度1 0 0 被形成在其兩邊的每一上。注意負電極 鉛的熔接長度是51mm。 然後，細長的正電極具有兩邊凝膠電解質層被形成在 此，且具有兩邊凝膠電解質層被形成於其上之細長的負電 極是被叠置使構成一叠置。然後，叠置被捲繞在其縱長方 向使獲得一捲繞電極。 然後，捲繞電極被夾在中間藉由一般膜被構成藉由叠 置一具有一厚度2 5 的尼龍曆，一具有一厚度4 0 的鋁層及一具有一厚度3 0 μιη的聚丙烯層，當叠置 被從外面觀看時。注意一聚乙烯膜被塗敷到其中正電極鉛 ，負電極鉛及殻膜重叠的部位。然後，殼膜的周圍被熔接 本紙張尺度適用令國國家標率（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） C請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： ;線 緩濟部智慧财產局員工浦费合作社印製 -19- 451518 A7 ______B7 五、發明說明（17 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以熱以便被密封。因此*正電極鉛及負電極鉛被夾在密封 部位在殼膜之間。而且，捲繞電極被密封地圍在殻膜中。 因此，製造凝膠電解質電池。 例二 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被朝內放置5 mm從正電極板的縱長端。而且電 極鉛被朝內放置5m m從負電極板的縱長端。注意正電極 鉛的熔接長度1 2是4 5mm且負電極的熔接長度1 4是 4 7 m m。 例三 經濟部智慧財產局貝工消费合作杜印製 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被朝內放置1Omm從正電極板的任一短邊。而 且，負電極鉛被熔接使得負電極鉛的任一短邊被朝內放置 1 0 mm從負電極板的縱長端。注意正電極鉛的熔接長度 1 2是4 0mm且負電極的熔接長度1 4是4 2mm。 例四 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被朝內放置2 0 mm從正電極板的任一短邊。而 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -20- 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 5 15 18 A7 ____B7_ 五、發明說明（〗8 ) 且，負電極鉛被熔接使得負電極鉛的任一短邊被朝內放匱 2 Omm從負電極板的縱長端。注意正電極鉛的熔接長度 1 2是3 0mm且負電極的熔接長度1 4是3 2mm » 例五 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被朝內放置3 0mm從正電極板的任一短邊。而 且，負電極鉛被熔接使得負電極鉛的任一短邊被朝內放置 3 〇mm從負電極板的縱長端。注意正電極鉛的熔接長度 1 2是2 〇mm且負電極的熔接長度1 4是2 2mm。 比較例一 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被朝外放置1 mm從正電極板的任一縱長端。而 且，負電極鉛被熔接使得負電極鉛的任一短邊被朝外放置 1 mm從負電極板的縱長端。注意正電極鉛的熔接長度1 2 是5 〇mm且負電極的熔接長度1 4是5 2mm。 比較例二 一類似處理根據例一被執行使得一凝膠電解質電池被 製造除了下列處理之外：正電極鉛被熔接使得正電極鉛的 任一短邊被重叠正電極板的縱長端。而且，負電極板被熔 本纸張尺度適用中國B家揉準（CNS)A4规格<210 * 297公釐） I I I I i I · I I I l· I I I ^ 1111111 <請先《讀背面之i£意事項再填寫本頁) -21 - 451518 經 濟 部 智 慧 财 產 局 貝 X 消 费 合 作 杜 印 製 A7 B7 五、發明說明（19 ) 接使得負電極鉛的任一短邊被重叠負電極板的縱長端。注 意正電極鉛的熔接長度1 2是5 Omm且負電極的熔接長度 1 4 是 5 2 m m 〇 根據例一到五及比較例一及二的每個凝膠電解質電池 之有缺陷密封的發生率及的放電容量被檢查。測置每個範 例及比較例的5 0個電池。 執行充電及放電測試藉使由一電位電流計使得充電一 固定電流9 0mA的一操作被起動。當一閉路的電壓被上 升到4.2V時，充電方法被切換以充電固定電壓。充電 操作被完成在耗時8小時之後從充電操作的開始》然後， 執行一固定電流9 0mA的放電。當閉路的電壓被上升到 3.0V時，放電操作完成》根據例一到五及比較例一及 二的每個電池沒有缺陷密封具有一 4 5 0 mAh的放電容 量。 然後，充電再一次被執行在相同的條件下如在上述充 電及放電測試被執行的條件。然後，執行一固定電流 1 3 5 0mA的放電•當閉路的電壓被上升到3 . 0V時 |完成放電。然後，每個電池的放電量被測量使執行 1350mA的放電。 表1顯示根據例一到五及比較例一及二的每個電池之 缺陷發生率及放電量。注意圖1中所示的放電量是每個根 據例一到五的5 0個電池的平均値及根據一種沒有缺陷密 封的比較例一及二之電池平均値。 本紙張尺度適用中a a家標準（CNS>A4規格（210 χ 297公釐） / '· It--II I I--ΙΛ—vtt^ - ml· — !— ^*·ιιι1Ι — — — <請先Μ婧背面之注f項再填寫本s) -22- 4515 18 A7 B7 煖濟部智慧财產局貝工消费合作社印製 五、發明說明（2〇 ) 表1 缺陷密封的發生率 1350mA放電量 (%) (mAh) 例一 0 382 例二 0 382 例三 0 380 例四 0 375 例五 0 366 比較例一 22 381 比較例二 4 381 從表1可以了解，根據例一到五的電池具有結構電極 鉛的任一短邊被朝內移動從電極的縱長端沒有任何缺陷密 封。另一方面，.根據比較例一具有結構電極鉛的任一邊被 朝外移動從電極的縱長端及根據比較例二的電池具有結構 電極鉛的任一邊重叠電極的縱寬方向端遇到缺陷密封 因此，、偵測到一事實：.電極前端的任一短邊之朝內移 動從電極的縱長端防止電極的抓住被導致由密封部位.，當 捲繞電極被密封地圍在殻膜之間時。.因此.，缺陷密封被顯 著地防止.。 而且：霄極前端的任一短邊之朝內移動從電極的縱長 端維持一令人滿意的重負載電阻相較與結構電極鉛被熔接 到電極的整個寬度。.假如電極鉛的移動量太大的話.，電極 鉛的接觸面積被減少因此，.電阻被上升，，且因此重負載 本紙張尺度適用中國8家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） !11!1! ^*·^ ! I l· ! I _^ ·1!11 (靖先《讀背面之注意事項再填寫本I > -23- 5 15 18 A7 _____B7 五、發明說明（21 ) 電阻退化。.因此：它可以被認爲電極鉛的移動量之上限從 電極的縱長端是大約電極寬度的8 0%» 本發明，.被構建使得電極鉛的尾端被朝內移動從電極 的縱長端，.可以克服電極鉛被抓住藉由殻構件的密封部位 當捲繞電極被密封地圍在殻構件中時之問題。 結果I.本發明使能夠使產量被增進：因爲殻構件的缺 陷密封可以被防止沒有任何退化在固體電解電池的重負載 電阻中。.由於本發明能夠防止電極鉛被抓住藉由殻構件的 問題％隔構件可以以更進一步密封地接觸與捲繞電極？因 此•，可以獲得一固體電解質電池顯出一高容稹密度，。 雖然本發明已經以一特定程度的特別說明用其較佳的 形式及結構，，要了解的是.：較佳形式的本發明可以被改變 在結構的細節中及在部分的組合及配置中以不背離如以下 所述申請專利範圍的精神與範圍.。 -------------k 裝--- (請先《讀背面之注—項再填寫本頁> 訂： --線一 經濟部智慧財產局貝工澝费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4规格(210 * 297公釐） -24-

Claims (1)

  1. is 451518 六、申請專利範圍 1 . 一種固體電解質電池·，包含 一細長的電極；. 一正電極鉛被連接到該正電極使得該正電極的長邊是 大致平行於該正電極的縱寬方向且被形成大致一矩形 —細長的負電極被放入正對該正電極.；一負電極鉛被 連接到該負電極使得該負電極鉛的長邊是大致平行於該負 電極的縱寬方向且被形成大致一矩形：及 一固體電解質層被形成在該正電極與該負電極的至少 任一表面上，> 其中 該正電極及該負電極是被叠置使得該固體電解質屠所 形成於的每一表面上，是被放入彼此正對且被捲繞在縱長 方向上以便被容納在該固體電解質電池的外殼中”及 該正電極鉛或該負電極鉛的至少任一短邊；此電極鉛 被連接到該正電極或該負電極，使得該短邊是被放入正對 該正電極，或者該負電極的縱長端是被朝內移動相較與該 正電極或該負電極的縱長端。 2 .根據申請專利範圍第1項之固體電解質電池·，其 中該固體電解質層含有溶脹溶劑且以凝膠的形式。 3.根據申請專利範圍第1項之固體電解質電池，，其 中該正電極含有正電極活性材料被形成在該正電極的一集 電極之兩邊上？ 4 .根據申請專利範圔第1項之固體電解質電池〃其 中該負電極含有負電極活性材料被形成在該負電極的一集 電極之兩邊上·。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公* ) (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 訂· 線 經濟邨智慧財產局負Η消费合作社印製 -25- A8B8C8D8 451518 六、申請專利fe圍 5 .根據申請專利範圍第3項之固體電解質電池·，其 中該正電極活性材料是任一鋰鈷酸鋰鎳酸、.鋰鎂酸·，材 料被獲得藉由用其他過渡金屬置換每個複合氧化物.、二氧 化鎂、氧化釩或硫化鐵之一部位。 6 .根據申請專利範圔第4項之固體電解質電池、•其 中該負電極材料是可以摻雜/去摻雜鋰的材料.。 7 .根據申請專利範圍第6項之固體電解質電池.，其 中可以摻雜/去摻雜鋰的該材料是被選自一群含有碳材料 、鋰、一鋰合金及一導電聚合物 8 . —種固體電解質電池包含.： 一捲繞電極被組成藉由，·在一縱長方向.，缧旋地捲繞 第一及第二細長電極，.此電極被叠置使得一固體霉解質層 是被夾在該第一與第二細長電極中間.； 電極鉛被放入以重叠該第一及第二細長霉極在該第一 與第二細長電極的縱寬方向，·且被放置在該捲繞電極的外 側表面上？及 —殻膜容納該捲繞電極！且被構建使得形成在該殼膜 的一端之一開口被密封·，其中該鉛的一縱長端是被移動從 該細長電極的一縱長端》 9 .根據申請專利範圔第8項之固體電解質電池，其 中該固體電解質層含有溶脹溶劑且以凝膠的形式？ 1 0 .根據申請專利範圔第8項之固體電解質電池， 其中該正電極含有正電極活性材料被形成在該正電極的一 集電極之兩邊上。_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公龙) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁》 訂- •線 經濟部智慧財產局興工消费合作杜印製 -26· 451518 g_ 、申請專利範圍 1 1 .根據申請專利範圍第8項之固體電解質電池.， 其中該負電極含有負電極活性材料被形成在該負電極的一 集電極之兩邊上/ 1 2 .根據申請專利範圍第1 〇項之固體電解質電池. ’其中該正電極活形材料是任一鋰鈷酸、鋰鎳酸、·鋰鎂酸 ，材料被獲得藉由用其他過渡金靥置換每個複合氧化物.、 二氧化鎂.、氧化釩或硫化鐵之一部位。· 1 3 .根據申請專利範圍第1 1項之固體電解質電准 ，其中該負電極材料是可以摻雜/去摻雜鋰的材料，· 1 4 .根據申請專利範圍第1 3項之固體電解質電池 ，其·中可以摻雜/去摻雜鋰的該材料是被選自一群含有碳 材料、鋰、·一鋰合金及一導電聚合物.。 <請.元閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. —線 經濟部智慧財產局貝工消费合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -27-
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